El Higgs ha llegado · 2012. 10. 7. · ( 6500 de países miembros, 1600 USA, 900 Rusia, 164...

El Higgs ha llegadoEl Higgs ha llegado

Gabriel González SprinbergFacultad de Ciencias, Uruguay

Gabriel González Sprinberg, SUA - 2012 2

1. Dónde

2. Qué

3. Cómo

4. Futuro



CERN: Laboratorio europeo para física de partículas, 1954

LHC: Gran Colisionador de hadrones, 2008

Estudios Aprobación Inauguración Higgs Cierre

1980 1994 2008 2012 2030?

WIMPS

Big bang

SUSYAgujeros negros

BariogenesisBosones pesados

Materia oscuraMajorana

1. Dónde


Axiones


1. Dónde CERN/LHC en números:

Colisiones PROTON – PROTON a muy alta energía, suficiente para crear 14.000 protones en cada choque!

Potencia consumida LHC: ~120 MW (CERN 230 MW) (10% del cantón de Ginebra, de 500.000 habitantes)

23 países europeos miembros8 observadores (EEUU, China, Japon, India, Rusia...)

10.000 x 106 USD construcción, presupuesto 2012: 1100 x 106 USD

300+300 Universidades/Institutos de países miembros / no miembros

Físicos experimentales, 10.000 ( 6500 de países miembros, 1600 USA, 900 Rusia, 164 A.Latina...)



1. Dónde

Lago de Ginebra GinebraAeropuerto

27 km

50 a 150 mprofundidad

11.000 vueltas por segundo

800 millones colisiones por segundo

2800 grupos de 100.000.000.000 protones

7 metros entre grupos



ATLAS, A Toroidal Large ApparatuS: Higgs + nuevas partículas

1. Dónde



CMS, COMPACT MUON SOLENOID: Higgs + nuevas partículas

1. Dónde



CMS- General purpose detector- 1,800 scientists from over 150 institutes



ALICE- heavy ion collisions, to create quark-gluon plasmas

LHCb- to study the differences between matter and antimatter

ATLAS- General purpose detector.- 2,000 scientists from 34 countries


Objetivos generales Objetivos generales Diferencia materia Iones plomo3000 cientificos, 34 paises 2500 cientificos, 150 instituciones antimateria Big Bang

1. Dónde



2. Qué

Materia: electrones, protones, neutrones...

Fuerzas: fotones, ...



2. Qué

Hadrones:

formados por quarks

(protones, neutrones...)

Leptones:

Electrones, neutrinos, ...

Mediadores:

fotones, ...

MODELO ESTÁNDAR

masacarga espín

nombre



2. Qué

Partículas estables: no se desintegran espontáneamente electrón – protón – fotón ....

Partículas inestables: se desintegran espontaneamente neutrón – piones - muon, .....algunos cientos!

Vida media

neutrón 900 s



2. Qué

Vida media

Piones cargados 0,000 000 28 segundosPiones neutros 0.000 000 000 000 000 084 segundosDelta 0.000 000 000 000 000 000 000 005 6 segundos



2. Qué

Modelo Estándar:Las simetrías son imprescindibles !!!

Masa de las partículas elementales:

Los términos que representan a la masa de las partículas en las ecuaciones.......

son INCOMPATIBLES con las simetrías del Modelo Estándar !!!!



2. Qué

Modelo Estándar:Teoría cuántica que describe a las

partículas elementales y sus interacciones

Fuerzas electromagnéticas débiles (radioactividad) fuertes (nucleares) ¿gravedad?

Construido a partir de las simetrías y leyes de conservación que se observan en la naturaleza

Conservación de la carga eléctrica: electrodinámica cuántica



2. Qué

Modelo Estándar y simetrías

Paridad x → -x x2 → (-x)2 SI x3 → (-x)3 NO masa

Mecanismo de Higgs



2. Qué

Mecanismo de Higgs:

Permite que las partículas tengan MASA

pero se necesita... Campo de Higgs

Partícula de Higgs

Campo de Higgs Partícula de Higgs



2. Qué

MASA

de las partículas tiene origen

en que el

CAMPO DE HIGGS existe en todo el espacio

Las interacciones entre las partículas elementales y el campo de Higgs

generan la masa de TODAS las partículas



2. Qué

La partícula de Higgs:

bosón

La materia esta constituida por fermiones

MODELO ESTÁNDAR

masacarga espín

nombre



2. Qué

BOSONES:

pueden estar todos en un mismo estado

FERMIONES:

no pueden estar dos de ellos en un mismo estado



2. Qué

HIGGS

leptones quarks



Mecanismo de Higgs: trabajos de 1964 de

Peter Higgs, Phys.Rev.Lett. 13, 508Guralnik, Hagen, Kibble Phys.Rev.Lett. 13, 585 Englert, Brout Phys.Rev.Lett. 13, 321

¿ partícula de dios ?

2. Qué



The goddamn particle: if the universe is the answer, what is the question

Leon Lederman

“god particle”

2. Qué



2. Qué



3. Cómo



3. Cómo

proton

proton



3. Cómo

En el LHC ocurre esto....

y queremos reconocer dentro de este choque...

Un año de datos del LHC se almacenan en una pila de 20 km de CD



3. Cómo

Descubrimiento del bosón de Higgs: producción y detección

H : masa de algunas decenas o cientos de la del protón

H : inestable, vida media 0. 000 000 000 000 000 000 000 16 segundos

Decaimientos: H → bbH → WWH → ggH → ττH → ZZH → γγ

H → Zγ........



3. Cómo

Descubrimiento del bosón de Higgs: producción y detección

H → ZZ

H → Zγ

H → γγ

v



3. Cómo



3. Cómo

4 de julio 2012 CERN – LHC

Luego de varias décadas se ha confirmado, en dos experimentos independientes en el LHC,

ATLAS Y CMS, la existencia de partículas de

Higgs



3. Cómo

ATLAS CMS



3. Cómo

ATLAS CMS

12 29



3. Cómo

ATLAS CMS



3. Cómo



4. Futuro

El LHC funcionó hasta ahora a la mitad de la energía de diseño.

En el 2014 comienza a operar a su energía máxima.

EL LHC ha tomado hasta el momento cerca del 1% de los datos totales que tomará en su vida útil....

Se ha prolongado 7 semanas este año la toma de datosy esto implica 3 veces más datos



4. Futuro

El descubrimiento de la partícula de Higgs ha abierto un escenario de nuevas propiedades de la materia que el LHC

va a explorar en las siguientes décadas.

¿Qué propiedades tiene el Higgs?¿Hay uno o varios Higgs diferentes?¿En qué otros fenómenos intervienen partículas tipo Higgs?¿Qué otras partículas aguardan agazapadas....?

El LHC apenas ha comenzado su vida útil....



4. Futuro

¿ Qué Higgs hemos detectado ?



4. Futuro

¿ Es el Higgs del Modelo Estándar ?



4. Futuro

¿ Es el Higgs de una nueva teoría ?



4. Futuro

¿ Qué relación tiene el Higgs con otros problemas y con la gravitación ?



4. Futuro

Higgs

Ahora sabemos que existen bosones elementales.

Tal como predicen una gran viariedad de teorías, pueden tener enorme significación en

problemas actuales.

Asimetría materia – antimateriaMateria oscuraEnergía oscura



4. Futuro

Asimetría materia- antimateria

El campo de Higs permite nuevos mecanismos de ruptura de la simetría CP

Bariogénesis

Leptogénesis



4. Futuro

Asimetría materia- antimateria

Mecanismos de ruptura de simetría CP en las interacciones fuertes

Axiones



4. Futuro

Materia oscura

Bosones candidatos

Neutralino en SUSY

(fermiones socios-supersimétricos del Z-fotón-Higgs)

LSP



4. Futuro

Energía oscura

Energía del campo de Higgs/ similares



4. Futuro

HIGGS

Este descubrimiento no es una meta final, sino al contrario, el inicio de una nueva etapa de exploración del

Universo.



http://elpais.com/buscador (Higgs)

http://www.i-cpan.es/lhc.php

http://www.lhc-closer.es/

http://www.interactions.org/LHC/

http://cdsweb.cern.ch/record/1165534 (LHC The guide)

http://www.particleadventure.org/spanish/index.html


http://www.i-cpan.es/lhc.php

http://www.lhc-closer.es/

http://www.interactions.org/LHC/

http://cdsweb.cern.ch/record/1165534


FIN


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